工件定位夹紧1.docx

第四节工件的夹紧

在机械加工过程中，工件会受到切削力、离心力、惯性力等的作用。为了保证在这些外力作用下，工件仍能在夹具中保持已由定位元件所确定的加工位置，而不致发生振动和位移，在夹具结构中必须设置一定的夹紧装置将工件可靠地夹牢。
一、夹紧装置的组成及其设计原则
工件定位后，将工件固定并使其在加工过程中保持定位位置不变的装置，称为夹紧装置。
1．夹紧装置的组成
夹紧装置的组成如图4-35所示，由以下三部分组成。
（1）动力源装置它是产生夹紧作用力的装置。分为手动夹紧和机动夹紧两种。手动夹紧的力源来自人力，用时比较费时费力。为了改善劳动条件和提高生产率，目前在大批量生产中均采用机动夹紧。机动夹紧的力源来自气动、液压、气液联动、电磁、真空等动力夹紧装置。图4-35所示的气缸就是一种动力源装置。
（2）传力机构它是介于动力源和夹紧元件之间传递动力的机构。传力机构的作用是：改变作用力的方向；改变作用力的大小；具有一定的自锁性能，以便在夹紧力一旦消失后，仍能保证整个夹紧系统处于可靠的夹紧状态，这一点在手动夹紧时尤为重要。图4-35所示的杠杆就是传力机构。
（3）夹紧元件它是直接与工件接触完成夹紧作用的最终执行元件。图3-35所示的压板就是夹紧元件。

图4-35夹紧装置的组成
1—气缸2—杠杆3—压板
2．夹紧装置的设计原则
在夹紧工件的过程中，夹紧作用的效果会直接影响工件的加工精度、表面粗糙度以及生产效率。因此，设计夹紧装置应遵循以下原则：
（1）工件不移动原则夹紧过程中，应不改变工件定位后所占据的正确位置。
（2）工件不变形原则夹紧力的大小要适当，既要保证夹紧可靠，又应使工件在夹紧力的作用下不致产生加工精度所不允许的变形。
（3）工件不振动原则对刚性较差的工件，或者进行断续切削，以及不宜采用气缸直接压紧的情况，应提高支承元件和夹紧元件的刚性，并使夹紧部位靠近加工表面，以避免工件和夹紧系统的振动。
（4）安全可靠原则夹紧传力机构应有足够的夹紧行程，手动夹紧要有自锁性能，以保证夹紧可靠。
（5）经济实用原则夹紧装置的自动化和复杂程度应与生产纲领相适应，在保证生产效率的前提下，其结构应力求简单，便于制造、维修，工艺性能好；操作方便、省力，使用性能好。
二、确定夹紧力的基本原则
设计夹紧装置时，夹紧力的确定包括夹紧力的方向、作用点和大小三个要素。
1．夹紧力的方向
夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。选择时必须遵守以下准则：
（1）夹紧力的方向应有助于定位稳定，且主夹紧力应朝向主要定位基面。见图4-36a直角支座镗孔，要求孔与A面垂直，所以应以A面为主要定位基面，且夹紧力Fw方向与之垂直，则较容易保质量。如图4-36b、c所示中的Fw都不利于保证镗孔轴线与A的垂直度，如图4-36d所示中的Fw朝向了主要定位基面，则有利于保证加工孔轴线与A面的垂直度。

图4-36夹紧力应指向主要定位基面
a）工序简图b）、c）错误d）正确
（2）夹紧力的方向应有利于减小夹紧力，以减小工件的变形、减轻劳动强度。为此，夹紧力Fw的方向最好与切削力F、工件的重力G的方向重合。如图4-37所示为工件在夹具中加工时常见的几种受力情况。显然，图4-37a为最合理，图4-37f情况为最差。

图4-37夹紧力方向与夹紧力大小的关系
（3）夹紧力的方向应是工件刚性较好的方向。由于工件在不同方向上刚度是不等的。不同的受力表面也因其接触面积大小而变形各异。尤其在夹压薄壁零件时，更需注意使夹紧力的方向指向工件刚性最好的方向。
2．夹紧力的作用点
夹紧力作用点是指夹紧件与工件接触的一小块面积。选择作用点的问题是指在夹紧方向已定的情况下确定夹紧力作用点的位置和数目。夹紧力作用点的选择是达到最佳夹紧状态的首要因素。合理选择夹紧力作用点必须遵守以下准则：
（1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内，应尽可能使夹紧点与支承点对应，使夹紧力作用在支承上。如图4-38a所示，夹紧力作用在支承面范围之外，会使工件倾斜或移动，夹紧时将破坏工件的定位；而如图4-38b所示则是合理的。

图4-38夹紧力的作用点应在支承面内

图4-39夹紧力作用点应在刚性较好部位
a)不合理b)合理
（2）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的部位。这对刚度较差的工件尤其重要，如图3-39所示，将作用点由中间的单点改成两旁的两点夹紧，可使变形大为减小，并且夹紧更加可靠。
（3）夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面，以防止工件产生振动和变形，提高定位的稳定性和可靠性。图4-40所示工件的加工部位为孔，图4-40a的夹紧点离加工部位较远，易引起加工振动，使表面粗糙度增大；图4-40b的夹紧点会引起较大的夹紧变形，造成加工误差；图4-40c是比较好的一种夹紧点选择。

图4-40夹紧力